DE4418472C2 - Probe for temperature measurement of gases or liquids - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sonde zur Temperaturmessung von Gasen oder Flüssigkeiten mit einem in oder auf einem Trägerteil fixierten und durch eine einseitig geschlossene Hülse gekapselten Sensorelement, wobei das Sensorelement Anschlußdrähte aufweist, die zumindest teilweise in die Hülse und/oder in das Trägerteil hineinragen, das Sensorelement als Dünnfilmwiderstand ausgebildet ist und das Trägerteil aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.The invention relates to a probe for temperature measurement of gases or liquids a fixed in or on a carrier part and closed by a one-sided sleeve encapsulated sensor element, wherein the sensor element has connecting wires, the protrude at least partially into the sleeve and / or into the carrier part, the sensor element is designed as a thin film resistor and the carrier part made of an electrically insulating Material exists.
Eine Sonde dieser Art ist aus der DE 41 04 674 A1 bekannt.A probe of this type is known from DE 41 04 674 A1.
Ferner gehen derartige Sonden aus der Informationsschrift "Degussa Meßtechnik" Titel: Punktförmige Temperaturmessung mit Widerstandsthermometern, von Joachim Scholz, Vortrag Tempcon Konferenz London, Juni 1978, hervor. Aus dieser Informationsschrift, bzw. aus diesem Vortrag ist bekannt, sogenannte Widerstandsthermometer in einer Hülse anzuordnen, wobei der Widerstandsdraht beispielsweise um einen Glasstab herum gewickelt ist. Der Zwischenraum zwischen bewickeltem Glasstab und Hülse ist mit isolierendem Material oder mit Sand gefüllt.Such probes also come from the information brochure "Degussa Meßtechnik" title: Point temperature measurement with resistance thermometers, by Joachim Scholz, Lecture Tempcon Conference London, June 1978. From this information or from this lecture it is known, so-called resistance thermometers in a sleeve to be arranged, the resistance wire being wound around a glass rod, for example is. The space between the wound glass rod and the sleeve is made of insulating material or filled with sand.
Solche Temperatursensoren finden Einsatz in der industriellen Prozeßtechnik, überall dort, wo für eine optimale Prozeßsteuerung eine genaue Kenntnis der Temperatur benötigt wird. Die Anforderungen an die für diese Meßaufgabe eingesetzten Temperatursensoren sind: ein robuster Aufbau, hohe Vibrations- und Temperaturschockbeständigkeit, und Unempfindlichkeit gegen chemisch aggressive Medien. Unter anderem aus dem letztgenannten Grund sind die eigentlichen Sensorelemente in Hülsen verkappt. Die Einbringung des eigentlichen Sensorelementes in die Hülse wirft jedoch eine Reihe von Problemen auf. Ist ein Sensorelement lose in einer solchen Hülse, beispielsweise in einem Metallrohr angeordnet, so führt dies zu dem Nachteil, daß die Sonde insgesamt keine Vibrationsbeständigkeit aufweist. Ferner können durch die von außen generierten Vibrationen des Sensorelementes oder der Anschlußdrähte Kurzschlüsse entstehen. Für den Fall, daß die Hülse nicht aus Metall besteht, würden solche Vibrationen dennoch auf Dauer eine Zerstörung des Sensorelementes öder der Anschluß Kontaktierungen bewirken. Bei Temperatursensoren der bekannten Art ist es darüber hinaus auch bekannt, den Sensor innerhalb der Hülse in eine Wärmeleitpaste einzubetten. Der Nachteil hierbei ist, daß die verfügbaren Wärmeleitpasten die obere Einsetztemperatur zu allermeist auf 200 Grad Celsius begrenzen. Von daher gibt es im Stand der Technik noch eine weitere Variante, bei dem der verbleibende Zwischenraum zwischen Sensor und Hülse mit Sand gefüllt wird. Der Nachteil hierbei ist, daß der Sand, meist aus Al₂O₃ bestehend, mit der Zeit verrutschen kann, und die Anschlußdrähte und die Passivierung des Sensors zerreiben können.Such temperature sensors are used in industrial process technology, wherever A precise knowledge of the temperature is required for optimal process control. The Requirements for the temperature sensors used for this measurement task are: on robust construction, high vibration and temperature shock resistance, and insensitivity against chemically aggressive media. For the latter reason, among others actual sensor elements capped in sleeves. The introduction of the actual However, the sensor element in the sleeve poses a number of problems. Is a Sensor element loosely arranged in such a sleeve, for example in a metal tube, see above this leads to the disadvantage that the probe has no overall vibration resistance. Furthermore, the vibrations of the sensor element or the generated from outside Connection wires short circuits occur. In the event that the sleeve is not made of metal, would such vibrations or destruction of the sensor element in the long run Make contact connections. It is with temperature sensors of the known type also known, the sensor inside the sleeve in a thermal paste embed. The disadvantage here is that the available thermal pastes are the top Limit the operating temperature to 200 degrees Celsius. Therefore there is in the stand the technology still another variant, in which the remaining space between Sensor and sleeve is filled with sand. The disadvantage here is that the sand, mostly made of Al₂O₃ existing, can slip over time, and the leads and passivation of the Sensor can grate.
Aus der DE 39 39 165 C1 ist die Anregung zu entnehmen, bei einer Sonde der hier in Rede stehenden Art die Anschlußdrähte durch das Trägerteil hindurchlaufend anzuordnen.The suggestion can be found in DE 39 39 165 C1, in the case of a probe which is being discussed here standing type to arrange the connecting wires running through the carrier part.
Die GB PS 1 503 872 gibt einen Hinweis, im Trägerteil eine Eintiefung vorzusehen, in die das Sensorelement zumindest teilweise aufgenommen ist, ferner, das Trägerteil mit einer ansatzförmigen Verlängerung zu versehen, um das Sensorelement im Abstand vom Boden der Hülse zu halten.GB PS 1 503 872 gives an indication of providing a recess in the carrier part in which the Sensor element is at least partially received, furthermore, the carrier part with a lug-shaped extension to provide the sensor element at a distance from the floor to hold the sleeve.
Aus der WO 93/10427 geht ein Trägerteil hervor, das eine Zweilochkapillare aus Al₂O₃ ist, durch die die Anschlußdrähte in dort ausgebildeten Eintiefungen geführt sind.WO 93/10427 shows a carrier part which is a two-hole capillary made of Al₂O₃, through which the connecting wires are guided in recesses formed there.
Schließlich offenbart die DE 39 23 535 C1 ein Sondenhülse aus Metall.Finally, DE 39 23 535 C1 discloses a metal probe sleeve.
Zusammengefaßt ergibt sich bei Temperatursensoren der bekannten Art, nur eine mangelhafte Vibrationsbeständigkeit und nur eine relativ geringe Temperaturbeständigkeit.In summary, there is only one in temperature sensors of the known type poor vibration resistance and only a relatively low temperature resistance.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sonde zur Temperaturmessung von Gasen oder Flüssigkeiten dahingehend weiterzubilden, daß diese vibrationsbeständig und für einen Temperaturbereich über 200 Grad Celsius geeignet ist.The invention is therefore based on the object of a probe for temperature measurement of To train gases or liquids to the extent that they are vibration-resistant and for a temperature range above 200 degrees Celsius is suitable.
Die gestellte Aufgabe wird bei einer Sonde zur Temperaturmessung von Gasen oder Flüssigkeiten der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.The task is with a probe for temperature measurement of gases or Liquids of the generic type according to the invention with the in the characteristics of Main claim specified features solved.
Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Unteransprüchen hervor. The further development of the subject matter of the invention emerges from the subclaims.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist im wesentlichen darin zu sehen,daß die in die Hülse eingebrachte das Sensorelement direkt oder das Trägerteil samt Sensorelement mechanisch fixiert und damit für eine hohe Vibrationsbeständigkeit der Anordnung sorgt.The advantage achieved with the invention can be seen essentially in the fact that in the sleeve introduced the sensor element directly or the support part including the sensor element mechanically fixed and thus ensures a high vibration resistance of the arrangement.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in einer Figur dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing in a figure and will described below.
Die Figur zeigt eine einseitig geschlossene Hülse 1, welche hier aus Metall besteht. In diese Hülse 1 eingeschoben ist ein Trägerteil 2, welches hier aus einer Zweilochkapillare besteht. An der Spitze 2′ der Zweilochkapillare bzw. des Trägerteiles 2 ist eine Eintiefung 2′′ in Form eines Schlitzes eingebracht. In dieser Eintiefung 2′′ sitzt ein Sensorelement 3, das hier aus einem Dünnfilmwiderstand besteht. Durch die Kapillaren des Trägerteiles 2, sprich durch die Zweilochkapillare hindurch, sind Anschlußdrähte 4 geführt. Von außen ist an entsprechender Stelle eine Verengung 5 auf die Hülse 1 eingebracht. Diese Verengung 5 kann beispielsweise durch eine Einpressung erzeugt werden. Sie ist so plaziert, daß eine Berührung des Sensorelementes 3 mit dem Boden 1′ der Hülse 1 vermieden wird. Durch die hier entsprechend angeordnete Eintiefung 2′′ wird darüber hinaus die Beabstandung des Sensorelementes 3 von den übrigen Innenwandbereichen der Hülse 1 bewerkstelligt. Herausgezeichnet ist zur Figur eine Draufsicht auf die Spitze 2′ des Trägerteiles 2. Hierdurch soll nur verdeutlicht werden, wie die Eintiefung 2′′ in das Trägerteil eingebracht ist, nämlich als Schlitz. Desweiteren sind die Eintrittsöffnungen 6 in die Kapillaren zu sehen. Dargestellt ist die Ansicht ohne Sensorelement.The figure shows a sleeve 1 closed on one side, which here consists of metal. Inserted into this sleeve 1 is a carrier part 2 , which here consists of a two-hole capillary. At the tip 2 'of the two-hole capillary or the carrier part 2 , a recess 2 ''is introduced in the form of a slot. In this recess 2 '' sits a sensor element 3 , which consists of a thin film resistor here. Lead wires 4 are guided through the capillaries of the carrier part 2 , that is to say through the two-hole capillary. A constriction 5 is introduced onto the sleeve 1 from the outside at a corresponding point. This constriction 5 can be created, for example, by pressing. It is placed so that contact of the sensor element 3 with the bottom 1 'of the sleeve 1 is avoided. Through the correspondingly arranged recess 2 '' is also the spacing of the sensor element 3 from the other inner wall regions of the sleeve 1 accomplished. The figure shows a top view of the tip 2 'of the carrier part 2 . This is only intended to illustrate how the recess 2 '' is introduced into the carrier part, namely as a slot. Furthermore, the inlet openings 6 into the capillaries can be seen. The view without sensor element is shown.
Claims (5)
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